制粉系统烟气炉熄火的原因及改进措施

覃宁宁(广西柳州钢铁(集团)有限公司，广西 柳州 545000)

0 引言

煤粉制备对高炉喷煤而言是非常重要的一个环节，制粉系统的生产稳定很大程度上也会影响到高炉的稳定顺行。烟气炉熄火的现象在喷吹车间制粉岗位时有发生，烟气炉熄火后可能会导致制粉系统内部的煤气与空气混合后遇高温发生爆炸以及未燃煤气泄漏、中毒等事故，这对整个制粉系统的安全生产是一个很大的安全隐患，为避免类似事件发生，喷吹车间针对烟气炉熄火的情况组织了攻关小队进行了分析并提出了一系列的改进措施，现将车间近两年关于烟气炉熄火的研究、改进情况进行分析总结。

1 制粉系统烟气炉熄火的危害和原因分析

1.1 烟气炉的结构和熄火的危害

目前喷吹车间使用的烟气炉均为卧式烟气炉，其由燃烧器(烧嘴)、阻火墙、燃烧室及混合室等组成，其中，燃烧器由高炉煤气进口、助燃空气进口组成，同时设有用焦炉煤气入口[1]。燃烧室作为燃烧的主要部位，由耐火砖砌筑而成，燃烧室设有热电偶及传感器，对炉膛温度、压力进行在线实时监测。混合室为高温烟气与低温废气(热风炉废气)混合场所，混合均匀后的合格烟气经烟气总管进入磨煤机。烟气炉燃烧采用的是焦炉煤气和高炉煤气。高炉煤气无色、无味、有剧毒、易燃易爆。一旦煤气在与空气(或氧气)混合达到一定比例，在一定条件下瞬间燃烧发出光和热，燃烧生成的气体受高热作用温度急剧上升，体积猛烈膨胀，造成压力冲击波，也就是会发生燃烧爆炸。烟气炉熄火不仅会造成制粉系统内部的煤气与空气混合后遇高温发生爆炸，使整个制粉系统受到破坏甚至是产生二次爆炸；另外煤气中的一氧化碳泄漏到系统外部，还会造成周围人员煤气中毒事故，危及人的生命安全。所以在整个制粉系统的生产中如何避免因烟气炉熄火而发生事故显得尤为重要。高炉煤气和焦炉煤气爆炸浓度极限和着火温度如表1所示。

表1 高炉煤气和焦炉煤气爆炸浓度极限和着火温度表

烟气炉的工艺流程图如图1所示。

图1 烟气炉的工艺流程图

1.2 烟气炉熄火的原因分析

根据煤气的性质和燃烧的条件以及实际生产的情况我们总结出了以下六个烟气炉熄火的原因：

(1)人为操作因素：操作工在操作过程中制粉系统负压太大、煤气阀门开度过大(氧含量不足)或者过小(煤气量不足)等造成烟气炉熄火。

(2)高炉煤气管路内煤气压力变化大造成烟气炉熄火。高炉煤气管道内煤气压力太小，烟气炉内煤气量不足造成烟气炉熄火或者高炉煤气管路内煤气压力太大，烟气炉内煤气量富余大造成熄火。

(3)烟气炉烧嘴的维护。烟气炉烧嘴长期不清理，杂质堵塞，造成烟气炉熄火。

(4)助燃风机进风阀门开过大吹灭烧嘴火焰或者阀门开度太小造成烟气炉内供氧不足造成熄火(开、停机时易出现该情况)。

(5)焦炉煤气管路堵塞，焦炉煤气压力不足，造成烟气炉熄火(系统停机状态下易出现该情况)。

(6)烟气炉本身故障(炉膛蓄热不足、砖墙坍塌等情况)。

2 改进措施

2.1 岗位人员素质提高

所有制粉岗位人员均重新培训并经煤气知识的理论和实践考核，合格后方可上岗。定期组织岗位工学习安全操作规程、技术操作规程并考试，强化职业素质教育，对危险源进行重新辨识，要求各制粉班组将各应急操作内容纸质化放到岗位显眼处，方便职工随时学习，进一步提高职工安全意识、职业操作素质和应急处理能力，避免职工误操作的出现。同时每季度至少进行一次应急安全操作演练，提升职工的实践技能。

2.2 设置声光报警程序

在程序中设定煤气压力声光报警，高炉煤气压力小于2 kPa、煤气压力波动大于5 kPa时发出声光报警并文字闪烁提示操作人员注意查看煤气压力情况和烟气炉燃烧情况，并根据实际情况作出相应操作。

2.3 增加烟气炉熄火连锁保护

(1)当烟气炉低于650 ℃或高炉煤气压力低于2 kPa时，发出声光报警并文字闪烁提示操作人员及时调整烟气炉参数。

(2)当烟气炉温度低于600 ℃时或高炉煤气压力低于1.5 kPa时(时间大于5 s时)发出声光报警并连锁：

①关闭高炉煤气、焦炉煤气切断阀；

②高炉煤气、焦炉煤气调节阀开度关到3%；

③助燃风机和引风机停机；

④烟气总管切断阀关闭，调节阀关至5%；

⑤打开烟囱、旁通切断阀、废气自循环调节阀；

⑥同时全停给料机、磨机。以上连锁可以达到保护整个制粉系统，防止爆炸发生的目的。

2.4 完善现有的技术操作规程

完善现有的技术操作规程，尤其是烟气炉火熄灭后的吹扫具体步骤逐一细化，增加烟气炉火熄灭后应急处理措施预案，并定期进行安全操作演练[2]。恢复使用氮气吹扫装置：烟气炉熄火后，先用氮气吹扫15 min，置换出烟气炉内残余煤气后，再用空气吹扫15 min置换出氮气后方可进行重新点火。

2.5 避免烟气炉蓄热不足熄火

在制粉系统的开、停机过程中，系统内易出现负压波动大的情况，特别是开机前烟气炉未能得到充分燃烧蓄热时，极有可能就会造成烟气炉熄火的情况，所以在整个制粉系统开机前一定要考虑到烟气炉的燃烧蓄热情况，尽可能的采用低负压操作，保持整个开机过程中负压平稳，慢慢将整个制粉系统内部的空气置换掉，降低系统内氧含量，同时保持烟气炉稳定顺行[3]。制粉系统在正常生产状态下烟气炉的温度应不低于800 ℃。

2.6 调节炉内最佳空燃比

定期对磨机入口处的干燥气进行取样分析，对干燥气异常情况作出及时调整，优化各项操作参数；同时增加热风炉废气流量报警，防止热风炉废气量变化导致喷煤烟气炉烟气温度异常上升，保持烟气炉稳定燃烧，供气均匀平稳，炉内压力呈微负压状态，磨机入口氧含量在规程范围内。

2.7 加强设备点检和维护

加强对烟气炉烧嘴燃烧情况的检查，定期清理烧嘴，防止杂质堵塞，做好维护记录；经常检查焦炉煤气压力、点火枪情况；保持各阀门开关灵活、到位，仪表指示灵敏；另外发现炉区周围所有易燃易爆物品，要及时清理，消除隐患，保持炉区整洁。

3 结语

经过不断的完善和改进后，我车间已持续一年多未发生过制粉烟气炉熄火的现象，磨机入口氧含量均在规程范围内。采用烟气炉熄火连锁保护程序，避免了因烟气炉熄火后各煤气阀门不及时关闭造成系统燃爆或者煤气中毒事故发生。

要求实现烟气炉火焰成像监控，实现自动点火，系统采用红外CCD摄像机，通过特种耐高温宝石镜头，基于小孔成像原理，通过气冷/水冷等保护措施和高温固化处理等技术，实现对烟气炉的燃烧工况进行实时视频监视与分析。摄像枪能够长时间在高温状态下连续监控，烟气炉内燃烧状况可通过视频图像实时监控，监测火焰在烟气炉内壁分布的情况，并根据分布情况进行相应调整、改进，保证烟气均匀稳定。再配套专用的“计算机火焰熄火报警智能分析软件”，可实现火焰熄火报警，并提供报警开关量供现场控制系统，使岗位工能够在现有监控画面上及时发现火焰熄火报警信息，以及时采取正确措施，防止安全事故发生。设置烟气炉、热风炉废气成分分析系统，分析成分除了现有的氧气监测，另外增加CO成分监测(采用激光在线式检测方式)；寻找最佳空燃比，保证制粉干燥气成分的稳定。